Android图片加载：采用二级缓存、异步加载网络图片

一、问题描述

Android应用中经常涉及从网络中加载大量图片，为提升加载速度和效率，减少网络流量都会采用二级缓存和异步加载机制，所谓二级缓存就是通过先从内存中获取、再从文件中获取，***才会访问网络。内存缓存（一级）本质上是Map集合以key-value对的方式存储图片的url和Bitmap信息，由于内存缓存会造成堆内存泄露， 管理相对复杂一些，可采用第三方组件，对于有经验的可自己编写组件，而文件缓存比较简单通常自己封装一下即可。下面就通过案例看如何实现网络图片加载的优化。

二、案例介绍

案例新闻的列表图片

三、主要核心组件

下面先看看实现一级缓存（内存）、二级缓存（磁盘文件）所编写的组件

1、MemoryCache

在内存中存储图片（一级缓存）, 采用了1个map来缓存图片代码如下：

public class MemoryCache { 
// ***的缓存数 
private static final int MAX_CACHE_CAPACITY = 30; 
//用Map软引用的Bitmap对象, 保证内存空间足够情况下不会被垃圾回收 
private HashMap<String, SoftReference<Bitmap>> mCacheMap = 
new LinkedHashMap<String, SoftReference<Bitmap>>() { 
private static final long serialVersionUID = 1L; 
//当缓存数量超过规定大小（返回true）会清除最早放入缓存的 
protected boolean removeEldestEntry( 
Map.Entry<String,SoftReference<Bitmap>> eldest){ 
return size() > MAX_CACHE_CAPACITY;}; 
}; 
 
/** 
* 从缓存里取出图片 
* @param id 
* @return 如果缓存有，并且该图片没被释放，则返回该图片，否则返回null 
*/ 
public Bitmap get(String id){ 
if(!mCacheMap.containsKey(id)) return null; 
SoftReference<Bitmap> ref = mCacheMap.get(id); 
return ref.get(); 
} 
 
/** 
* 将图片加入缓存 
* @param id 
* @param bitmap 
*/ 
public void put(String id, Bitmap bitmap){ 
mCacheMap.put(id, new SoftReference<Bitmap>(bitmap)); 
} 
/** 
* 清除所有缓存 
*/ 
public void clear() { 
try { 
for(Map.Entry<String,SoftReference<Bitmap>>entry :mCacheMap.entrySet()) 
{ SoftReference<Bitmap> sr = entry.getValue(); 
if(null != sr) { 
Bitmap bmp = sr.get(); 
if(null != bmp) bmp.recycle(); 
} 
} 
mCacheMap.clear(); 
} catch (Exception e) { 
e.printStackTrace();} 
} 
} 
2、FileCache

在磁盘中缓存图片(二级缓存)，代码如下

public class FileCache { 
//缓存文件目录 
private File mCacheDir; 
/** 
* 创建缓存文件目录，如果有SD卡，则使用SD，如果没有则使用系统自带缓存目录 
* @param context 
* @param cacheDir 图片缓存的一级目录 
*/ 
public FileCache(Context context, File cacheDir, String dir){ 
if(android.os.Environment.getExternalStorageState().equals、(android.os.Environment.MEDIA_MOUNTED)) 
mCacheDir = new File(cacheDir, dir); 
else 
mCacheDir = context.getCacheDir();// 如何获取系统内置的缓存存储路径 
if(!mCacheDir.exists()) mCacheDir.mkdirs(); 
} 
public File getFile(String url){ 
File f=null; 
try { 
//对url进行编辑，解决中文路径问题 
String filename = URLEncoder.encode(url,"utf-8"); 
f = new File(mCacheDir, filename); 
} catch (UnsupportedEncodingException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
return f; 
} 
public void clear(){//清除缓存文件 
File[] files = mCacheDir.listFiles(); 
for(File f:files)f.delete(); 
} 
} 

3、编写异步加载组件AsyncImageLoader

android中采用单线程模型即应用运行在UI主线程中，且Android又是实时操作系统要求及时响应否则出现ANR错误，因此对于耗时操作要求不能阻塞UI主线程，需要开启一个线程处理（如本应用中的图片加载）并将线程放入队列中，当运行完成后再通知UI主线程进行更改，同时移除任务——这就是异步任务，在android中实现异步可通过本系列一中所用到的AsyncTask或者使用thread+handler机制，在这里是完全是通过代码编写实现的，这样我们可以更清晰的看到异步通信的实现的本质，代码如下

public class AsyncImageLoader{ 
private MemoryCache mMemoryCache;//内存缓存 
private FileCache mFileCache;//文件缓存 
private ExecutorService mExecutorService;//线程池 
//记录已经加载图片的ImageView 
private Map<ImageView, String> mImageViews = Collections 
.synchronizedMap(new WeakHashMap<ImageView, String>()); 
//保存正在加载图片的url 
private List<LoadPhotoTask> mTaskQueue = new ArrayList<LoadPhotoTask>(); 
/** 
* 默认采用一个大小为5的线程池 
* @param context 
* @param memoryCache 所采用的高速缓存 
* @param fileCache 所采用的文件缓存 
*/ 
public AsyncImageLoader(Context context, MemoryCache memoryCache, FileCache fileCache) { 
mMemoryCache = memoryCache; 
mFileCache = fileCache; 
mExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(5);//建立一个容量为5的固定尺寸的线程池（***正在运行的线程数量） 
} 
/** 
* 根据url加载相应的图片 
* @param url 
* @return 先从一级缓存中取图片有则直接返回，如果没有则异步从文件（二级缓存）中取，如果没有再从网络端获取 
*/ 
public Bitmap loadBitmap(ImageView imageView, String url) { 
//先将ImageView记录到Map中,表示该ui已经执行过图片加载了 
mImageViews.put(imageView, url); 
Bitmap bitmap = mMemoryCache.get(url);//先从一级缓存中获取图片 
if(bitmap == null) { 
enquequeLoadPhoto(url, imageView);//再从二级缓存和网络中获取 
} 
return bitmap; 
} 
 
/** 
* 加入图片下载队列 
* @param url 
*/ 
private void enquequeLoadPhoto(String url, ImageView imageView) { 
//如果任务已经存在，则不重新添加 
if(isTaskExisted(url)) 
return; 
LoadPhotoTask task = new LoadPhotoTask(url, imageView); 
synchronized (mTaskQueue) { 
mTaskQueue.add(task);//将任务添加到队列中 
} 
mExecutorService.execute(task);//向线程池中提交任务，如果没有达到上限(5),则运行否则被阻塞 
} 
 
/** 
* 判断下载队列中是否已经存在该任务 
* @param url 
* @return 
*/ 
private boolean isTaskExisted(String url) { 
if(url == null) 
return false; 
synchronized (mTaskQueue) { 
int size = mTaskQueue.size(); 
for(int i=0; i<size; i++) { 
LoadPhotoTask task = mTaskQueue.get(i); 
if(task != null && task.getUrl().equals(url)) 
return true; 
} 
} 
return false; 
} 
 
/** 
* 从缓存文件或者网络端获取图片 
* @param url 
*/ 
private Bitmap getBitmapByUrl(String url) { 
File f = mFileCache.getFile(url);//获得缓存图片路径 
Bitmap b = ImageUtil.decodeFile(f);//获得文件的Bitmap信息 
if (b != null)//不为空表示获得了缓存的文件 
return b; 
return ImageUtil.loadBitmapFromWeb(url, f);//同网络获得图片 
} 
 
/** 
* 判断该ImageView是否已经加载过图片了（可用于判断是否需要进行加载图片） 
* @param imageView 
* @param url 
* @return 
*/ 
private boolean imageViewReused(ImageView imageView, String url) { 
String tag = mImageViews.get(imageView); 
if (tag == null || !tag.equals(url)) 
return true; 
return false; 
} 
 
private void removeTask(LoadPhotoTask task) { 
synchronized (mTaskQueue) { 
mTaskQueue.remove(task); 
} 
} 
 
class LoadPhotoTask implements Runnable { 
private String url; 
private ImageView imageView; 
LoadPhotoTask(String url, ImageView imageView) { 
this.url = url; 
this.imageView = imageView; 
} 
 
@Override 
public void run() { 
if (imageViewReused(imageView, url)) {//判断ImageView是否已经被复用 
removeTask(this);//如果已经被复用则删除任务 
return; 
} 
Bitmap bmp = getBitmapByUrl(url);//从缓存文件或者网络端获取图片 
mMemoryCache.put(url, bmp);// 将图片放入到一级缓存中 
if (!imageViewReused(imageView, url)) {//若ImageView未加图片则在ui线程中显示图片 
BitmapDisplayer bd = new BitmapDisplayer(bmp, imageView, url); Activity a = (Activity) imageView.getContext(); 
a.runOnUiThread(bd);//在UI线程调用bd组件的run方法，实现为ImageView控件加载图片 
} 
removeTask(this);//从队列中移除任务 
} 
public String getUrl() { 
return url; 
} 
} 
 
/** 
* 
*由UI线程中执行该组件的run方法 
*/ 
class BitmapDisplayer implements Runnable { 
private Bitmap bitmap; 
private ImageView imageView; 
private String url; 
public BitmapDisplayer(Bitmap b, ImageView imageView, String url) { 
bitmap = b; 
this.imageView = imageView; 
this.url = url; 
} 
public void run() { 
if (imageViewReused(imageView, url)) 
return; 
if (bitmap != null) 
imageView.setImageBitmap(bitmap); 
} 
} 
 
/** 
* 释放资源 
*/ 
public void destroy() { 
mMemoryCache.clear(); 
mMemoryCache = null; 
mImageViews.clear(); 
mImageViews = null; 
mTaskQueue.clear(); 
mTaskQueue = null; 
mExecutorService.shutdown(); 
mExecutorService = null; 
} 
} 

编写完成之后，对于异步任务的执行只需调用AsyncImageLoader中的loadBitmap()方法即可非常方便，对于AsyncImageLoader组件的代码***结合注释好好理解一下，这样对于Android中线程之间的异步通信就会有深刻的认识。

4、工具类ImageUtil

public class ImageUtil { 
/** 
* 从网络获取图片，并缓存在指定的文件中 
* @param url 图片url 
* @param file 缓存文件 
* @return 
*/ 
public static Bitmap loadBitmapFromWeb(String url, File file) { 
HttpURLConnection conn = null; 
InputStream is = null; 
OutputStream os = null; 
try { 
Bitmap bitmap = null; 
URL imageUrl = new URL(url); 
conn = (HttpURLConnection) imageUrl.openConnection(); 
conn.setConnectTimeout(30000); 
conn.setReadTimeout(30000); 
conn.setInstanceFollowRedirects(true); 
is = conn.getInputStream(); 
os = new FileOutputStream(file); 
copyStream(is, os);//将图片缓存到磁盘中 
bitmap = decodeFile(file); 
return bitmap; 
} catch (Exception ex) { 
ex.printStackTrace(); 
return null; 
} finally { 
try { 
if(os != null) os.close(); 
if(is != null) is.close(); 
if(conn != null) conn.disconnect(); 
} catch (IOException e) { } 
} 
} 
 
public static Bitmap decodeFile(File f) { 
try { 
return BitmapFactory.decodeStream(new FileInputStream(f), null, null); 
} catch (Exception e) { } 
return null; 
} 
private static void copyStream(InputStream is, OutputStream os) { 
final int buffer_size = 1024; 
try { 
byte[] bytes = new byte[buffer_size]; 
for (;;) { 
int count = is.read(bytes, 0, buffer_size); 
if (count == -1) 
break; 
os.write(bytes, 0, count); 
} 
} catch (Exception ex) { 
ex.printStackTrace(); 
} 
} 
} 

四、测试应用

组件之间的时序图：

1、编写MainActivity

public class MainActivity extends Activity { 
ListView list; 
ListViewAdapter adapter; 
@Override 
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
super.onCreate(savedInstanceState); 
setContentView(R.layout.main); 
list=(ListView)findViewById(R.id.list); 
adapter=new ListViewAdapter(this, mStrings); 
list.setAdapter(adapter); 
} 
public void onDestroy(){ 
list.setAdapter(null); 
super.onDestroy(); 
adapter.destroy(); 
} 
private String[] mStrings={ 
"http://news.21-sun.com/UserFiles/x_Image/x_20150606083511_0.jpg", 
"http://news.21-sun.com/UserFiles/x_Image/x_20150606082847_0.jpg", 
…..}; 
} 

2、编写适配器

public class ListViewAdapter extends BaseAdapter { 
private Activity mActivity; 
private String[] data; 
private static LayoutInflater inflater=null; 
private AsyncImageLoader imageLoader;//异步组件 
 
public ListViewAdapter(Activity mActivity, String[] d) { 
this.mActivity=mActivity; 
data=d; 
inflater = (LayoutInflater)mActivity.getSystemService( 
Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE); 
MemoryCache mcache=new MemoryCache();//内存缓存 
File sdCard = android.os.Environment.getExternalStorageDirectory();//获得SD卡 
File cacheDir = new File(sdCard, "jereh_cache" );//缓存根目录 
FileCache fcache=new FileCache(mActivity, cacheDir, "news_img");//文件缓存 
imageLoader = new AsyncImageLoader(mActivity, mcache,fcache); 
} 
public int getCount() { 
return data.length; 
} 
public Object getItem(int position) { 
return position; 
} 
public long getItemId(int position) { 
return position; 
} 
 
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) { 
ViewHolder vh=null; 
if(convertView==null){ 
convertView = inflater.inflate(R.layout.item, null); 
vh=new ViewHolder(); 
vh.tvTitle=(TextView)convertView.findViewById(R.id.text); 
vh.ivImg=(ImageView)convertView.findViewById(R.id.image); 
convertView.setTag(vh); 
}else{ 
vh=(ViewHolder)convertView.getTag(); 
} 
vh.tvTitle.setText("标题信息测试———— "+position); 
vh.ivImg.setTag(data[position]); 
//异步加载图片，先从一级缓存、再二级缓存、***网络获取图片 
Bitmap bmp = imageLoader.loadBitmap(vh.ivImg, data[position]); 
if(bmp == null) { 
vh.ivImg.setImageResource(R.drawable.default_big); 
} else { 
vh.ivImg.setImageBitmap(bmp); 
} 
return convertView; 
} 
private class ViewHolder{ 
TextView tvTitle; 
ImageView ivImg; 
} 
public void destroy() { 
imageLoader.destroy(); 
} 
}